張占偉　徐榮正　朱智　馬琳　盧少微

［摘 要］在新工科建設(shè)背景下，傳統(tǒng)專業(yè)亟須通過改造升級以適應行業(yè)發(fā)展和人才需求。文章分析了傳統(tǒng)材料類專業(yè)實踐教學中存在的問題，針對地方應用型高校的特點，提出了通過產(chǎn)教融合、校企合作、平臺建設(shè)等途徑，推動實踐教學內(nèi)容的創(chuàng)新、實施模式的改革以及評價體系的完善，并結(jié)合學校的辦學特色，構(gòu)建了面向新工科的航空特色應用型人才培養(yǎng)實踐教學體系。經(jīng)過不斷的改革與實踐，學生的實踐創(chuàng)新能力得到了顯著提高。

［關(guān)鍵詞］新工科；應用型；材料類；實踐教學；產(chǎn)教融合

［中圖分類號］G642［文獻標識碼］A［文章編號］2095-3437（2024）04-0124-04

為積極應對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展和“中國制造2025”等國家戰(zhàn)略和倡議，教育部啟動了“新工科”和“雙萬計劃”等計劃[1-2]。這些計劃的提出為我國高等教育改革指明了方向，對推動我國企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級和社會快速發(fā)展具有重要意義。材料類專業(yè)作為我國高校開設(shè)最早的專業(yè)之一，在社會發(fā)展過程中，其專業(yè)人才在眾多領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用，不僅服務(wù)于航空航天、武器裝備等國防領(lǐng)域，還廣泛應用于工程機械、醫(yī)療器械、生物工程、建筑材料、化工機械、車輛運輸?shù)阮I(lǐng)域。然而，隨著社會進步和科技發(fā)展，企業(yè)對人才的需求提出了更高的要求。傳統(tǒng)的材料類專業(yè)教學體系已經(jīng)無法滿足新工科對人才的新素質(zhì)和新知識體系的要求。因此，對傳統(tǒng)專業(yè)進行改造升級，以培養(yǎng)出符合新工科背景下工程人才培養(yǎng)標準的應用型、創(chuàng)新型工程人才，顯得尤為重要。當前，我國正處于社會發(fā)展的關(guān)鍵時期，急需打破高校傳統(tǒng)的封閉式人才培養(yǎng)模式，以開放的態(tài)度重新審視課程和知識體系，改革教學方法和培養(yǎng)模式，以滿足社會對新工科人才的需求[3]。

沈陽航空航天大學（以下簡稱我校）是一所以航空宇航為特色，以工為主，工、理、文、經(jīng)、管、藝等學科協(xié)調(diào)發(fā)展的多科性高等院校[4]，正致力于建設(shè)特色鮮明的高水平應用型大學[5]。我校材料類專業(yè)設(shè)有金屬材料工程、材料成型及控制工程、功能材料、焊接技術(shù)與工程、復合材料工程5個本科專業(yè)，其中省級以上示范專業(yè)3個。我校每年為社會輸送近300名畢業(yè)生，其中超過30%的畢業(yè)生在航空航天企業(yè)材料及其加工技術(shù)崗位擔任要職。隨著航空航天工業(yè)的快速發(fā)展和我國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，培養(yǎng)具有航空特色的高水平應用型人才已成為遼沈區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和航空航天行業(yè)對我校材料類專業(yè)的殷切期望。在新工科背景下，我校將積極回應這一期待，努力提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。

一、當前材料類專業(yè)實踐教學體系存在的問題

實踐教學是新工科背景下培養(yǎng)應用型人才的重要途徑。通過實踐教學，學生能夠更深入地理解和應用理論知識，從而成為具有創(chuàng)新意識的高水平應用型人才。目前，我校材料類專業(yè)的實踐教學環(huán)節(jié)主要包括課內(nèi)實驗、工程訓練、專業(yè)技能實驗、專業(yè)課程設(shè)計、綜合實驗研究、專業(yè)實習、社會實踐、畢業(yè)設(shè)計等，這些實踐環(huán)節(jié)的學分占比約為專業(yè)總學分的32%。然而，新工科建設(shè)的人才培養(yǎng)目標是培養(yǎng)具備解決復雜工程問題能力、創(chuàng)新能力、終身學習能力和工程倫理意識的人才。當前，實踐教學模式已無法滿足這一人才培養(yǎng)目標的要求，其主要原因在于當前材料類專業(yè)實踐教學體系普遍存在以下問題。

（一）實踐教學理念滯后，重視程度不足

當前，在工程教育專業(yè)認證的背景下，“學生中心、產(chǎn)出導向、持續(xù)改進”的教學理念在理論課程中已得到實施，但實踐教學仍采用傳統(tǒng)的以教師為中心的教學模式[6]。例如，部分課程實驗仍以教師示范為主，學生實踐機會有限，缺乏設(shè)計性和創(chuàng)新性，反映出教師對新教學理念落實不夠到位。同時，諸如終身學習和個性化學習等教學理念尚未完全融入實踐教學，多學科交叉融合理念也有待進一步加強。在教學環(huán)節(jié)中，普遍存在著重理論輕實踐教學的現(xiàn)象。由于實踐教學過程復雜且難以量化，部分院校對實踐教學過程的有效監(jiān)控和教學效果評價存在不足。此外，材料類專業(yè)實踐教學需要長期且大量的經(jīng)費投入，短期且少量的投入很難產(chǎn)生顯著的效果。

（二）實踐教學內(nèi)容陳舊，更新速度緩慢

近年來，隨著我國社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，正由制造大國向制造強國邁進。在這一進程中，新材料、新技術(shù)層出不窮，新興學科不斷涌現(xiàn)，學科的交叉融合也更為緊密。然而，相比之下，部分材料類專業(yè)的實踐教學內(nèi)容卻顯得相對陳舊，普遍存在幾年甚至十幾年都未進行更新的情況。此外，由于資金投入不足，高校先進設(shè)備的更新速度嚴重滯后于企業(yè)。例如，砂型鑄造、手工電弧焊等傳統(tǒng)的材料成型和連接方法仍是材料類專業(yè)實踐教學的主要內(nèi)容，而精密鑄造、連鑄連軋、高能束焊接等先進制造設(shè)備在高校中并不普遍。這種情況不僅降低了學生的學習興趣，而且導致培養(yǎng)出的學生難以適應社會的實際需求。

（三）實踐教學手段單一，學生參與不足

部分課內(nèi)實驗和專業(yè)技能實驗仍采用傳統(tǒng)的分組方式進行，學生在教師的指導下完成實驗，主要以線下觀摩、演示和驗證性實驗為主。然而，這種方式受時間、空間、設(shè)備數(shù)量等多種因素的制約，導致學生參與度低，實驗效果不理想。此外，高污染、高能耗、危險度高的實驗往往難以開展。在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的時代背景下，信息技術(shù)的廣泛應用實現(xiàn)了教育的互聯(lián)互通，打破了傳統(tǒng)的時間和空間限制。通過數(shù)字化虛擬仿真技術(shù)，學生可以更直觀、安全、節(jié)約地進行實驗，從而有效提高實驗效果和學生的參與度。

（四）教師工程實踐能力不足

教師的工程實踐能力對實踐課程的教學質(zhì)量具有決定性的影響。優(yōu)秀的師資隊伍建設(shè)不僅是新工科建設(shè)的內(nèi)生動力，也是新工科實踐教學改革的重要保證[7]。對于材料類專業(yè)而言，實踐教學教師不僅需要具備扎實的理論知識，還需要具備豐富的、與時俱進的工程實踐經(jīng)驗。然而，目前材料類專業(yè)教師的聘用方式大多以博士直聘為主，他們往往缺少工程實踐經(jīng)歷以及技術(shù)創(chuàng)新和解決復雜工程問題的實戰(zhàn)經(jīng)驗。這導致現(xiàn)有的實踐教學與工程實際、產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求脫節(jié)，不利于新工科人才實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，加強教師的工程實踐能力培養(yǎng)，優(yōu)化師資隊伍結(jié)構(gòu)，對于提升新工科實踐教學質(zhì)量具有重要意義。

（五）實踐教學缺乏思政元素

當前，實踐教學主要關(guān)注學生將理論知識應用于工程實踐的能力，以培養(yǎng)實踐能力和創(chuàng)新意識為主，但往往忽略了實踐環(huán)節(jié)所蘊含的政治信仰、職業(yè)道德、科學思維、工匠精神等思政元素，未能充分貫徹國家對高等教育提出的“三全育人”的要求，即“全員育人、全程育人、全方位育人”。因此，需要在實踐教學中深入挖掘和融入這些思政元素，以實現(xiàn)全面育人的目標。

二、實踐教學體系改革的具體措施

在新工科建設(shè)背景下，我校材料類專業(yè)實踐教學體系亟須改革。針對原有實踐教學體系存在的不足，本文提出通過產(chǎn)教融合、校企合作、平臺建設(shè)、模式改革、內(nèi)容重構(gòu)等途徑，創(chuàng)新實踐教學體系，并結(jié)合航空類高校的辦學特色，構(gòu)建“產(chǎn)教融合、虛實一體”的材料類航空特色應用型人才培養(yǎng)實踐教學體系。

（一）改革實踐教學內(nèi)容、創(chuàng)新設(shè)計理念，構(gòu)建“基礎(chǔ)—綜合—創(chuàng)新”多層次實踐教學體系

基礎(chǔ)型實驗是實踐教學體系的基礎(chǔ)，當前我校材料類專業(yè)的基礎(chǔ)實驗獨立于理論教學，雖然該模式有利于實驗教學的組織實施，但也導致了理論與實踐的脫節(jié)。課程團隊教師作為實驗內(nèi)容的主要負責人，主要負責實驗教學大綱制訂、實驗方案設(shè)計，并參與實驗過程的實施。實驗中心專職人員則主要負責設(shè)備的維護與調(diào)試，并協(xié)助各課程團隊組織開展實驗教學工作。綜合性實驗依托材料學科的科研優(yōu)勢和辦學特色，設(shè)計了一系列涵蓋本專業(yè)知識的實驗項目。這些項目的實施包括文獻調(diào)研、實驗方案設(shè)計、設(shè)備操作、數(shù)據(jù)采集分析等環(huán)節(jié)，旨在培養(yǎng)學生的專業(yè)素養(yǎng)和綜合素質(zhì)。創(chuàng)新性實驗依托材料學院的學科平臺、大學生科技創(chuàng)新俱樂部和產(chǎn)學研合作基地資源，緊密結(jié)合科研與教學，圍繞學科前沿和技術(shù)攻關(guān)，提煉出具有創(chuàng)新性的實驗項目。學院各科研平臺和研究團隊積極提供創(chuàng)新性實驗項目，并通過實施本科生導師制，鼓勵學生盡早參與課題、進入實驗室和研究團隊，充分利用各平臺的現(xiàn)代化專業(yè)設(shè)備，有效組織實施項目。

（二）深化產(chǎn)教融合、校企協(xié)同育人，打造產(chǎn)、學、研、創(chuàng)多維度實踐教學育人平臺

深化材料類專業(yè)與相關(guān)產(chǎn)業(yè)、企業(yè)的融合發(fā)展。一方面，加強與產(chǎn)業(yè)的緊密聯(lián)系，及時了解產(chǎn)業(yè)需求和發(fā)展趨勢，以便更新實踐教學內(nèi)容，確保教學內(nèi)容與時俱進；另一方面，通過校企共建、共享實踐教學平臺，積極開拓實踐教學基地，為學生提供更多的實踐機會。同時，通過校企人員互聘提升師資隊伍的實踐教學水平，高?？善刚埦哂胸S富經(jīng)驗的工程師擔任創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教學指導教師，并選派青年教師到企業(yè)掛職鍛煉，利用他們的理論優(yōu)勢幫助企業(yè)解決技術(shù)難題。這些企業(yè)工程師和青年教師將企業(yè)的實際工程案例帶回學校，作為學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)研究課題。學生在高校和企業(yè)雙導師的指導下開展實驗研究，積極參與各類學科競賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，并嘗試發(fā)表論文和申報專利。在新的培養(yǎng)方案中，設(shè)定不低于2學分的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)欄目，學生可以通過申報大創(chuàng)項目、參加教師科研項目、參加校級及以上學科競賽等途徑獲得學分。通過改革，打造產(chǎn)、學、研、創(chuàng)多維度實踐教學育人平臺，為培養(yǎng)高素質(zhì)的應用型人才奠定基礎(chǔ)。

（三）融合信息化技術(shù)，建立虛實一體、線上線下結(jié)合的實踐教學模式

針對材料學科實踐教學中存在的痛點與難點，積極開發(fā)和引進虛擬仿真實驗項目，如操作復雜、成本高昂、難以直觀觀察的微觀現(xiàn)象，以及需在極端環(huán)境下進行的高危高污染實驗等。通過虛擬與現(xiàn)實相結(jié)合的教學手段，學生可以在虛擬環(huán)境中熟悉操作流程，有效避免實際操作中的誤操作危險。虛擬實驗能更直觀、形象地展示實驗原理和作用機制，結(jié)合實際操作，可以加深學生的理解，達到更好的學習效果。學院通過專項經(jīng)費支持，成立了材料類專業(yè)虛擬仿真實驗教學團隊，并與合作企業(yè)緊密對接，引進企業(yè)的先進實驗項目。通過校企合作共同開發(fā)虛擬仿真實驗項目，確保教學項目不斷更新。在教學模式方面，整合材料學院各專業(yè)的實踐教學資源，充分利用我校智慧教學平臺，開展實踐教學數(shù)字化平臺建設(shè)。學生可以通過線上平臺完成實驗預習、方案設(shè)計、模擬操作等環(huán)節(jié)，線下則進行真實的實驗操作和數(shù)據(jù)采集分析。這種虛實一體、線上線下相結(jié)合的實踐教學新模式，既充分利用了現(xiàn)代技術(shù)手段，又保留了實踐教學的真實性和有效性，有效提升了實踐教學效果。

（四）結(jié)合行業(yè)特色，推進材料類專業(yè)實踐教學內(nèi)容的航空特色化教學改革

緊密依托航空院校的行業(yè)背景優(yōu)勢，積極探索材料類專業(yè)的航空特色教學改革，以實現(xiàn)差異化發(fā)展，形成相較于其他高校同類專業(yè)的錯位優(yōu)勢。圍繞我?！耙恍娜h(huán)”航空特色教學平臺，將專業(yè)實習、課程設(shè)計等集中實踐與飛機生產(chǎn)線、航空發(fā)動機生產(chǎn)線主動對接，打破學科壁壘，與航空宇航學院、航空發(fā)動機學院的教師共同制訂實習方案。近兩年來，材料學院部分專業(yè)依托“一心三環(huán)”平臺開展了為期一周的專業(yè)實習，使學生對航空產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇、成型工藝等方面有了更深入的了解，實習效果良好。在校外，持續(xù)加強與航空航天類企業(yè)、科研院所的交流合作，建立長期穩(wěn)定的實習實訓基地。同時，將航空特色化實踐教學改革推廣到其他實踐環(huán)節(jié)，如在課程實驗和綜合實驗研究中，通過融入航空材料、航空結(jié)構(gòu)設(shè)計、受力分析、航空結(jié)構(gòu)件鑄造、焊接加工工藝等內(nèi)容，構(gòu)建具有鮮明航空特色的實踐教學體系。

（五）探索實踐教學課程思政實施方案，全面落實“三全育人”

實踐教學作為實施課程思政教育的重要環(huán)節(jié)，蘊含著科學精神、哲學思維、工程倫理等豐富的思政元素。因此，應深入挖掘?qū)嵙?、實訓、?chuàng)新創(chuàng)業(yè)、學科競賽、項目研究等實踐環(huán)節(jié)中的思政元素，并開發(fā)課程思政優(yōu)秀案例。通過觀摩、研討等方式，提升教師在課程實施方面的能力，確保課程思政在實踐教學環(huán)節(jié)得到落實。對此，學院組建了課程思政教學團隊，利用超星線上平臺建設(shè)了材料類專業(yè)課程思政資源庫，定期舉辦優(yōu)秀課程思政優(yōu)秀案例征集活動，邀請思政課教師開展講座，并組織課程思政實施方案的經(jīng)驗交流座談。通過轉(zhuǎn)變思想、提高水平，逐步實現(xiàn)課程思政實施的常態(tài)化，真正實現(xiàn)“三全育人”新局面。

（六）探索多元化實踐教學評價模式

實踐教學組織形式多樣且教學目標繁多，傳統(tǒng)的以教師為評價主體、以實驗報告和實習總結(jié)為評價對象的模式，無法全面評估學生的能力。因此，需要根據(jù)不同實踐教學內(nèi)容，探索多元化的實踐教學評價模式。以項目式實踐教學為例，每個小組由2～3名學生組成，共同完成項目，考核內(nèi)容不僅包括實驗操作和問題分析能力，還包括文獻調(diào)研、團隊協(xié)作、語言表達能力。因此，采用項目指導教師考核和小組成員互評的多元化評價模式更為合理。指導教師根據(jù)項目實施過程中學生的總體表現(xiàn)，結(jié)合項目報告和項目答辯情況對學生進行評價；小組成員則根據(jù)實際承擔的工作量、團隊交流合作情況等進行互評。通過這兩種模式的綜合評價，不僅能夠客觀、公正地反映學生在項目中的實際貢獻，還能有效激發(fā)學生的積極性。

三、結(jié)語

經(jīng)過近幾年的改革與實踐，我校建立了面向新工科的產(chǎn)教融合、虛實一體的材料類航空特色應用型人才培養(yǎng)實踐教學新體系，重構(gòu)了實踐課程體系和教學內(nèi)容，拓展了20余個優(yōu)質(zhì)產(chǎn)學研合作實踐教學基地，聘請了36位高工級企業(yè)導師，并成功立項了18項教育部產(chǎn)學協(xié)同育人項目。通過校企業(yè)協(xié)同培養(yǎng)，已有百余名本科生受益。學生的實踐能力和創(chuàng)新意識得到了顯著提升，他們在全國高校大學生金相技能大賽、焊接創(chuàng)新大賽等省級、國家級學科競賽中獲獎200余項，發(fā)表了36篇核心期刊論文，并成功申報了11項發(fā)明專利。近年來，材料類專業(yè)本科生、研究生錄取率均在40%以上，畢業(yè)生年終就業(yè)率超95%，辦學質(zhì)量得到了同行和社會的廣泛認可。

［ 參 考 文 獻 ］

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[2] 楊振朝，李言，李淑娟，等.新工科背景下機械類專業(yè)實踐教學改革與實踐[J].高教學刊，2019（19）：121-123.

[3] 賀道中，高澤平，張波，等.“新工科”背景下冶金與材料類專業(yè)“四位一體多維聯(lián)動”實踐教學體系探索[J].中國冶金教育，2021（6）：74-77.

[4] 王志堅，王明海，張景強，等.產(chǎn)教融合、虛實結(jié)合培養(yǎng)航空特色機械類應用型人才改革與實踐[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2021，42（25）：72-73.

[5] 張占偉，國旭明. 基于航空特色的金屬材料焊接性課程教學改革［J］.大學教育，2018（12）：33-35.

[6] 陳曉明.機械類專業(yè)新工科背景下實踐教學的改革與實踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2022（9）：86-88.

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［責任編輯：梁金鳳］